JP7465149B2 - レーザモジュール及びファイバレーザ装置 - Google Patents

Description

本発明は、レーザモジュール及びファイバレーザ装置に係り、特に複数の半導体レーザ素子から出射されたレーザ光を集光して出力するレーザモジュールに関するものである。

例えば、材料加工用のレーザ光を生成するファイバレーザ装置においては、高パワーの励起光を増幅用光ファイバに供給することで高パワーのレーザ光を出力している。このような高パワーの励起光を供給するレーザモジュールとして、複数の半導体レーザ素子を階段状に配置し、これらの半導体レーザ素子から出射されたレーザ光を集光して出力するレーザモジュールが知られている（例えば、特許文献１参照）。

ファイバレーザ装置からレーザ光を加工対象物に照射して加工対象物の溶接や切断を行うと、加工対象物に照射されたレーザ光が加工対象物で反射してファイバレーザ装置に戻ることがある（以下では、このような光を「戻り光」ということがある）。このような戻り光がファイバレーザ装置内を伝搬し、上述したレーザモジュールの半導体レーザ素子に入射すると、半導体レーザ素子が故障してしまい、レーザモジュールの信頼性が低下することも考えられる。特に、近年の加工用レーザの高出力化に伴い、このような戻り光のパワーも大きくなりつつあるため、レーザモジュールの半導体レーザ素子に入射する戻り光を適切に処理できる技術が求められている。

米国特許出願公開第２０１２／０００２２９３号公報

本発明は、このような従来技術の問題点に鑑みてなされたもので、戻り光が半導体レーザ素子に与える影響を低減することができるレーザモジュールを提供することを第１の目的とする。

また、本発明は、信頼性の高いファイバレーザ装置を提供することを第２の目的とする。

本発明の第１の態様によれば、外部から入射するレーザ光が半導体レーザ素子に与える影響を低減することができるレーザモジュールが提供される。このレーザモジュールは、光ファイバと、第１のレーザ生成部と、第２のレーザ生成部とを備える。上記第１のレーザ生成部は、第１のレーザ光を出射する少なくとも１つの第１の半導体レーザ素子と、前記少なくとも１つの第１の半導体レーザ素子に対応して配置され、前記少なくとも１つの第１の半導体レーザ素子から出射された前記第１のレーザ光を反射する少なくとも１つの第１のミラーとを含む。上記第２のレーザ生成部は、第２のレーザ光を出射する少なくとも１つの第２の半導体レーザ素子と、前記少なくとも１つの第２の半導体レーザ素子に対応して配置され、前記少なくとも１つの第２の半導体レーザ素子から出射された前記第２のレーザ光を反射する少なくとも１つの第２のミラーとを含む。上記レーザモジュールは、前記第１のレーザ光及び前記第２のレーザ光を集光して前記光ファイバに結合させる少なくとも１つの集光レンズと、前記第２のレーザ生成部の前記少なくとも１つの第２のミラーにより反射された前記第２のレーザ光を反射する第３のミラーと、前記第１のレーザ光と前記第２のレーザ光とを合成して前記少なくとも１つの集光レンズに向ける光合成部と、前記第１のレーザ生成部、前記第２のレーザ生成部、前記少なくとも１つの集光レンズ、前記第３のミラー、及び前記光合成部を内部に収容する筐体とをさらに備える。前記光合成部は、前記第１のレーザ生成部の前記少なくとも１つの第１のミラーで反射した前記第１のレーザ光を反射するとともに、前記第３のミラーで反射した前記第２のレーザ光を透過させて前記第１のレーザ光と前記第２のレーザ光とを合成するように構成され、前記第２のレーザ生成部の前記少なくとも１つの第２のミラー及び前記第３のミラーの少なくとも一方は、前記第１のレーザ光の波長及び前記第２のレーザ光の波長のいずれとも異なる波長を有する第３のレーザ光を透過するように構成される。前記第２のレーザ生成部の前記少なくとも１つの第２のミラー及び前記第３のミラーの少なくとも一方を透過した前記第３のレーザ光が当たる前記筐体の内側側面の領域には、前記第３のレーザ光に対する反射率が前記筐体よりも高い薄膜が形成される。

本発明の第２の態様によれば、外部から入射するレーザ光が半導体レーザ素子に与える影響を低減することができるレーザモジュールが提供される。このレーザモジュールは、光ファイバと、第１のレーザ生成部と、第２のレーザ生成部とを備える。上記第１のレーザ生成部は、第１のレーザ光を出射する少なくとも１つの第１の半導体レーザ素子と、前記少なくとも１つの第１の半導体レーザ素子に対応して配置され、前記少なくとも１つの第１の半導体レーザ素子から出射された前記第１のレーザ光を反射する少なくとも１つの第１のミラーとを含む。上記第２のレーザ生成部は、第２のレーザ光を出射する少なくとも１つの第２の半導体レーザ素子と、前記少なくとも１つの第２の半導体レーザ素子に対応して配置され、前記少なくとも１つの第２の半導体レーザ素子から出射された前記第２のレーザ光を反射する少なくとも１つの第２のミラーとを含む。上記レーザモジュールは、前記第１のレーザ光及び前記第２のレーザ光を集光して前記光ファイバに結合させる少なくとも１つの集光レンズと、前記第２のレーザ生成部の前記少なくとも１つの第２のミラーにより反射された前記第２のレーザ光を反射する第３のミラーと、前記第１のレーザ光と前記第２のレーザ光とを合成して前記少なくとも１つの集光レンズに向ける光合成部と、前記第１のレーザ生成部、前記第２のレーザ生成部、前記少なくとも１つの集光レンズ、前記第３のミラー、及び前記光合成部を内部に収容する筐体とをさらに備える。前記光合成部は、前記第３のミラーで反射した前記第２のレーザ光を反射するとともに、前記第１のレーザ生成部の前記少なくとも１つの第１のミラーで反射した前記第１のレーザ光を透過させて前記第１のレーザ光及び前記第２のレーザ光を集光レンズに向けるように構成される。前記第１のレーザ生成部の前記少なくとも１つの第１のミラーは、前記第１のレーザ光の波長及び前記第２のレーザ光の波長のいずれとも異なる波長を有する第３のレーザ光を透過するように構成される。前記第１のレーザ生成部の前記少なくとも１つの第１のミラーを透過した前記第３のレーザ光が当たる前記筐体の内側側面の領域には、前記第３のレーザ光に対する反射率が前記筐体よりも高い薄膜が形成される。

本発明の第３の態様によれば、信頼性の高いファイバレーザ装置が提供される。このファイバレーザ装置は、上述したレーザモジュールを含む励起光源と、上記レーザモジュールの上記光ファイバと光学的に接続され、希土類元素イオンが添加されたコアを有する増幅用光ファイバとを備える。

本発明の一態様によれば、外部からレーザモジュールに入射するレーザ光が半導体レーザ素子に与える影響を低減することができる。

図１は、本発明の第１の実施形態におけるファイバレーザ装置の構成を模式的に示すブロック図である。 図２は、図１に示すファイバレーザ装置における励起光源として用いられるレーザモジュールを模式的に示す平面図である。 図３は、図２のＡ－Ａ線断面図である。 図４は、図２のＢ－Ｂ線断面図である。 図５は、図２のＣ－Ｃ線断面図である。 図６は、図２に示すレーザモジュールに入射した戻り光の光路を説明するための平面図である。 図７は、本発明の第２の実施形態におけるレーザモジュールを模式的に示す平面図である。 図８は、図７に示すレーザモジュールに入射した戻り光の光路を説明するための平面図である。 図９は、本発明の第３の実施形態におけるレーザモジュールを模式的に示す平面図である。 図１０は、図９に示すレーザモジュールに入射した戻り光の光路を説明するための平面図である。

以下、本発明に係るレーザモジュール及びファイバレーザ装置の実施形態について図１から図１０を参照して詳細に説明する。図１から図１０において、同一又は相当する構成要素には、同一の符号を付して重複した説明を省略する。また、図１から図１０においては、各構成要素の縮尺や寸法が誇張されて示されている場合や一部の構成要素が省略されている場合がある。以下の説明では、特に言及がない場合には、「第１」や「第２」などの用語は、構成要素を互いに区別するために使用されているだけであり、特定の順位や順番を表すものではない。

図１は、本発明の第１の実施形態におけるファイバレーザ装置１の構成を模式的に示すブロック図である。図１に示すように、本実施形態のファイバレーザ装置１は、レーザ光を増幅可能な増幅用光ファイバ２を含む光共振器３と、光共振器３の一端側（前方）から光共振器３に励起光を供給する複数の前方励起光源４Ａと、光共振器３の他端側（後方）から光共振器３に励起光を供給する複数の後方励起光源４Ｂと、複数の前方励起光源４Ａから出力される励起光を結合して光共振器３に導入する前方光コンバイナ５Ａと、複数の後方励起光源４Ｂから出力される励起光を結合して光共振器３に導入する後方光コンバイナ５Ｂと、後方光コンバイナ５Ｂから延びるデリバリファイバ６と、デリバリファイバ６の下流側の端部に設けられたレーザ出力部７とを備えている。それぞれの前方励起光源４Ａと前方光コンバイナ５Ａとは光ファイバ８Ａで接続され、それぞれの後方励起光源４Ｂと後方光コンバイナ５Ｂとは光ファイバ８Ｂで接続されている。

光共振器３の増幅用光ファイバ２は、例えばイッテルビウム（Ｙｂ）やエルビウム（Ｅｒ）、ツリウム（Ｔｒ）、ネオジム（Ｎｄ）などの希土類元素イオンが添加されたコアを有しており、例えば、コアの周囲に形成された内側クラッドと、内側クラッドの周囲に形成された外側クラッドとを有するダブルクラッドファイバによって構成される。

光共振器３は、所定の波長帯（例えば１０６０ｎｍ～１１００ｎｍ）の光を高い反射率で反射する高反射部９Ａと、この波長帯の光を高反射部９Ａよりも低い反射率で反射する低反射部９Ｂとを含んでいる。高反射部９Ａ及び低反射部９Ｂは、例えば、光の伝搬方向に沿って周期的に光ファイバの屈折率を変化させて形成したファイバブラッググレーティング（ＦＢＧ）やミラーにより構成される。図１に示す例では、高反射部９Ａ及び低反射部９Ｂをファイバブラッググレーティングにより構成している。

励起光源４Ａ，４Ｂに接続される光ファイバ８Ａ，８Ｂは、それぞれコアと、コアの周囲を覆い、コアの屈折率よりも低い屈折率を有するクラッドとを有しており、これらの光ファイバ８Ａ，８Ｂのコアの内部には、励起光源４Ａ，４Ｂで生成された励起光が伝搬する光導波路が形成される。

励起光源４Ａ，４Ｂとしては、例えば波長９７５ｎｍのレーザ光を出射可能な高出力マルチモード半導体レーザ素子を含むレーザモジュールが用いられる。このレーザモジュールの詳細については後述する。それぞれの前方励起光源４Ａで生成された励起光は、光ファイバ８Ａのコアを伝搬して前方光コンバイナ５Ａに向かい、前方光コンバイナ５Ａで結合されて光共振器３に導入される。また、それぞれの後方励起光源４Ｂで生成された励起光は、光ファイバ８Ｂのコアを伝搬して後方光コンバイナ５Ｂに向かい、後方光コンバイナ５Ｂで結合されて光共振器３に導入される。なお、前方励起光源４Ａで生成される励起光の波長と後方励起光源４Ｂで生成される励起光の波長は同一であってもよいし、異なっていてもよい。

励起光源４Ａ，４Ｂからそれぞれ光コンバイナ５Ａ，５Ｂを介して光共振器３に導入された励起光は、増幅用光ファイバ２の内側クラッド及びコアの内部を伝搬する。この励起光は、コアを通過する際にコアに添加された希土類元素イオンに吸収され、この希土類元素イオンが励起されて自然放出光が生じる。この自然放出光が高反射部９Ａと低反射部９Ｂとの間で再帰的に反射され、特定の波長（例えば１０７０ｎｍ）の光が増幅されてレーザ発振が生じる。このように光共振器３で増幅されたレーザ光は、増幅用光ファイバ２のコアの内部を伝搬し、その一部が低反射部９Ｂを透過する。低反射部９Ｂを透過したレーザ光は、後方光コンバイナ５Ｂからデリバリファイバ６のコアに導入され、デリバリファイバ６のコアを伝搬して、図１に示すように、レーザ出力部７から出力レーザ光Ｐとして例えば加工対象物に向けて出射される。

次に、上述した励起光源４Ａ，４Ｂにおいて用いられるレーザモジュールについて詳細に説明する。図２は、励起光源４Ａ，４Ｂにおいて用いられるレーザモジュール１０を模式的に示す平面図である。図３は図２のＡ－Ａ線断面図、図４は図２のＢ－Ｂ線断面図、図５は図２のＣ－Ｃ線断面図である。図２から図５においては、レーザ光の光路を点線で示している。本実施形態におけるレーザモジュール１０は、筐体１２と、筐体１２の内部に配置された２つのレーザ生成部２０，３０と、筐体１２の外部から内部に延びる光ファイバ１４と、光ファイバ１４を保持する円筒状のファイバ保持部１６とを含んでいる。筐体１２の上部には図示しない蓋体が配置されており、この蓋体により筐体１２の内部空間が封止される。筐体１２は、熱伝導性に優れた銅などの金属から形成されており、筐体１２の底面１２Ａ及び内側側面１２Ｂには、金めっき膜やアルミニウム膜などの反射率の高い金属薄膜が形成されている。

第１のレーザ生成部２０は階段状の台座２１を含んでおり、この台座２１は、Ｚ方向の高さが異なる６つの段部２２Ａ～２２Ｆを有している。本実施形態では、１段目の段部２２Ａから－Ｙ方向に向かって次第に高くなるように段部２２Ａ～２２Ｆが形成されている。それぞれの段部２２Ａ～２２Ｆにはサブマウント２３が配置されており、それぞれのサブマウント２３上には、＋Ｘ方向にレーザ光Ｌ_A～Ｌ_F（第１のレーザ光）を出射する半導体レーザ素子２４Ａ～２４Ｆ（第１の半導体レーザ素子）が載置されている。半導体レーザ素子２４Ａ～２４Ｆから出射されるレーザ光Ｌ_A～Ｌ_Fは、主としてＰ偏光を含むものである。

また、台座２１のそれぞれの段部２２Ａ～２２Ｆには、半導体レーザ素子２４Ａ～２４Ｆに対応して、半導体レーザ素子２４Ａ～２４Ｆから出射されたレーザ光Ｌ_A～Ｌ_Fをファースト軸方向にコリメートするファースト軸コリメートレンズ２５と、ファースト軸コリメートレンズ２５を透過したレーザ光Ｌ_A～Ｌ_Fをスロー軸方向にコリメートするスロー軸コリメートレンズ２６と、スロー軸コリメートレンズ２６を透過したレーザ光Ｌ_A～Ｌ_Fを反射するミラー２７（第１のミラー）とが配置されている。

ミラー２７は、Ｘ方向に対して４５度傾斜した傾斜面を有しており、この傾斜面には、誘電体多層膜や金属薄膜などによって、レーザ光Ｌ_A～Ｌ_Fの波長帯域（例えば９７５ｎｍ）の光を反射する特性を有する光学薄膜が形成されている。これにより、スロー軸コリメートレンズ２６を透過したレーザ光Ｌ_A～Ｌ_Fは、ミラー２７の光学薄膜で反射され、伝搬方向が９０度転換されて＋Ｙ方向に伝搬する。

第２のレーザ生成部３０は階段状の台座３１を含んでおり、この台座３１は、Ｚ方向の高さが異なる６つの段部３２Ａ～３２Ｆを有している。本実施形態では、１段目の段部３２Ａから－Ｙ方向に向かって次第に高くなるように段部３２Ａ～３２Ｆが形成されている。本実施形態では、台座３１の段部３２Ａ～３２ＦのそれぞれのＺ方向の高さが、第１のレーザ生成部２０の台座２１の対応する段部２２Ａ～２２ＦのＺ方向の高さと同一になっている。それぞれの段部３２Ａ～３２Ｆにはサブマウント３３が配置されており、それぞれのサブマウント３３上には、－Ｘ方向にレーザ光Ｍ_A～Ｍ_F（第２のレーザ光）を出射する半導体レーザ素子３４Ａ～３４Ｆ（第２の半導体レーザ素子）が載置されている。半導体レーザ素子３４Ａ～３４Ｆから出射されるレーザ光Ｍ_A～Ｍ_Fは、主としてＰ偏光を含むものである。

また、台座３１のそれぞれの段部３２Ａ～３２Ｆには、半導体レーザ素子３４Ａ～３４Ｆに対応して、半導体レーザ素子３４Ａ～３４Ｆから出射されたレーザ光Ｍ_A～Ｍ_Fをファースト軸方向にコリメートするファースト軸コリメートレンズ３５と、ファースト軸コリメートレンズ３５を透過したレーザ光Ｍ_A～Ｍ_Fをスロー軸方向にコリメートするスロー軸コリメートレンズ３６と、スロー軸コリメートレンズ３６を透過したレーザ光Ｍ_A～Ｍ_Fを反射するミラー３７（第２のミラー）とが配置されている。

ミラー３７は、Ｘ方向に対して４５度傾斜した傾斜面を有しており、この傾斜面には、誘電体多層膜や金属薄膜などによって、レーザ光Ｍ_A～Ｍ_Fの波長帯域（例えば９７５ｎｍ）の光を反射する特性を有する光学薄膜が形成されている。これにより、スロー軸コリメートレンズ３６を透過したレーザ光Ｍ_A～Ｍ_Fは、ミラー３７の光学薄膜で反射され、伝搬方向が９０度転換されて＋Ｙ方向に伝搬する。

図２及び図３に示すように、レーザモジュール１０は、第１のレーザ生成部２０の＋Ｙ方向側で筐体１２の底面１２Ａに固定された波長板４１を含んでいる。この波長板４１は、第１のレーザ生成部２０で生成されるレーザ光Ｌ_A～Ｌ_Fの偏光方向を９０度回転させるものである。したがって、レーザ光Ｌ_A～Ｌ_Fが波長板４１を通過すると、レーザ光Ｌ_A～Ｌ_Fの偏光方位が９０度回転し、主としてＳ偏光を含むレーザ光Ｌ_A’～Ｌ_F’となる。

図２及び図４に示すように、レーザモジュール１０は、第２のレーザ生成部３０の＋Ｙ方向側で筐体１２の底面１２Ａに固定された補助ミラー４２（第３のミラー）を含んでいる。本実施形態における補助ミラー４２は、Ｙ方向に対して４５度傾斜した傾斜面を有する三角柱状の部材であり、筐体１２の底面１２Ａに固定されている。

この補助ミラー４２の傾斜面には、誘電体多層膜や金属薄膜などによって所定の特性を有する光学薄膜４２Ａが形成されている。通常、このような三角柱ミラーの傾斜面には広い波長帯域で光を反射する光学薄膜が形成されるが、本実施形態における光学薄膜４２Ａは、第２のレーザ生成部３０で生成されるレーザ光Ｍ_A～Ｍ_Fの波長帯域（例えば９７５ｎｍ）の光は反射するが、ファイバレーザ装置１のレーザ出力部７から出力される出力レーザ光Ｐ（図１参照）の波長帯域（例えば１０７０ｎｍ）の光は透過する特性を有するように形成されている。第２のレーザ生成部３０のそれぞれのミラー３７で反射されたレーザ光Ｍ_A～Ｍ_Fは、補助ミラー４２の光学薄膜４２Ａで反射され、伝搬方向が９０度転換されて－Ｘ方向に伝搬する。

図２、図３、及び図５に示すように、レーザモジュール１０は、補助ミラー４２の－Ｘ方向側でかつ波長板４１の＋Ｙ方向側で筐体１２の底面１２Ａに固定されたビームスプリッタ４３を含んでいる。本実施形態におけるビームスプリッタ４３は、２つの直角プリズムを互いに接合することにより形成されるもので、いずれのプリズムもＹ方向に対して４５度傾斜した傾斜面を有している。一方のプリズムの傾斜面には、誘電体多層膜や金属薄膜などによって所定の特性を有する光学薄膜４３Ａが形成されている。具体的には、本実施形態における光学薄膜４３Ａは、レーザ光Ｌ_A～Ｌ_F，Ｍ_A～Ｍ_Fの波長帯域（例えば９７５ｎｍ）においてＳ偏光を反射し、Ｐ偏光を透過する特性を有するように形成されている。

波長板４１によって主としてＳ偏光を含むレーザ光となったレーザ光Ｌ_A’～Ｌ_F’は、ビームスプリッタ４３の光学薄膜４３Ａで反射され、伝搬方向が９０度転換されて－Ｘ方向に伝搬する。一方、補助ミラー４２で反射された主としてＰ偏光を含むレーザ光Ｍ_A～Ｍ_Fは、ビームスプリッタ４３の光学薄膜４３Ａを透過して－Ｘ方向に伝搬する。このように、本実施形態におけるビームスプリッタ４３は、半導体レーザ素子２４Ａ～２４Ｆからのレーザ光Ｌ_A’～Ｌ_F’と半導体レーザ素子３４Ａ～３４Ｆからのレーザ光Ｍ_A～Ｍ_Fとを合成する光合成部として機能するものである。なお、このような光合成部として、本実施形態に示すビームスプリッタ４３に代えて、例えばダイクロイックミラーのような光学部品を用いることもできる。

図２及び図５に示すように、レーザモジュール１０は、ビームスプリッタ４３の－Ｘ方向側に配置された波長安定化素子４４と、波長安定化素子４４の－Ｘ方向側に配置されたファースト軸集光レンズ４５と、ファースト軸集光レンズ４５の－Ｘ方向側に配置されたスロー軸集光レンズ４６とを備えている。波長安定化素子４４及び集光レンズ４５，４６は、筐体１２の内部に延びる光ファイバ１４の端面１４Ａとビームスプリッタ４３との間でそれぞれ筐体１２の底面１２Ａに固定されている。

半導体レーザ素子２４Ａ～２４Ｆ，３４Ａ～３４Ｆのレーザ発振波長は、製造上のばらつきによって変動し、また温度依存性を有することから、本実施形態では、波長安定化素子４４を用いてレーザモジュール１０から出力されるレーザ光の波長を安定化させている。より具体的には、本実施形態の波長安定化素子４４は、所定の格子間隔で周期的に屈折率を変化させたVolume Bragg Grating（ＶＢＧ）により構成されており、波長安定化素子４４の反射面と半導体レーザ素子２４Ａ～２４Ｆ，３４Ａ～３４Ｆの活性層の反射端面との間で外部共振器を形成することで、狭帯域化された波長（例えば９７５ｎｍ）のレーザ光Ｎ_A～Ｎ_Fを－Ｘ方向に出力する。

ファースト軸集光レンズ４５は、波長安定化素子４４から出力されるレーザ光Ｎ_A～Ｎ_Fをファースト軸方向に集光して光ファイバ１４の端面１４Ａに結合させるものであり、スロー軸集光レンズ４６は、波長安定化素子４４から出力されるレーザ光Ｎ_A～Ｎ_Fをスロー軸方向に集光して光ファイバ１４の端面１４Ａに結合させるものである。

筐体１２の内部には、上述した光学部品、すなわち、第１のレーザ生成部２０、第２のレーザ生成部３０、波長板４１、補助ミラー４２、ビームスプリッタ４３、波長安定化素子４４、ファースト軸集光レンズ４５、及びスロー軸集光レンズ４６が収容されている。

このような構成において、第１のレーザ生成部２０の半導体レーザ素子２４Ａ～２４Ｆからそれぞれ＋Ｘ方向に出射されたレーザ光Ｌ_A～Ｌ_Fは、ファースト軸コリメートレンズ２５及びスロー軸コリメートレンズ２６によりそれぞれファースト軸方向及びスロー軸方向にコリメートされ、ミラー２７により９０度方向転換されて＋Ｙ方向に伝搬する。ミラー２７により反射されたレーザ光Ｌ_A～Ｌ_Fは、波長板４１を通過することによって主としてＳ偏光を含むレーザ光Ｌ_A’～Ｌ_F’となってビームスプリッタ４３に至る。

また、第２のレーザ生成部３０の半導体レーザ素子３４Ａ～３４Ｆからそれぞれ－Ｘ方向に出射されたレーザ光Ｍ_A～Ｍ_Fは、ファースト軸コリメートレンズ３５及びスロー軸コリメートレンズ３６によりそれぞれファースト軸方向及びスロー軸方向にコリメートされ、ミラー３７により９０度方向転換されて＋Ｙ方向に伝搬する。ミラー３７により反射されたレーザ光Ｍ_A～Ｍ_Fは、補助ミラー４２により９０度方向転換されて－Ｘ方向に伝搬し、ビームスプリッタ４３に至る。

ビームスプリッタ４３では、主としてＳ偏光を含むレーザ光Ｌ_A’～Ｌ_F’と主としてＰ偏光を含むレーザ光Ｍ_A～Ｍ_Fとが偏波合成され、－Ｘ方向に出力される。この偏波合成されたレーザ光は、波長安定化素子４４によって波長が狭帯域化されたレーザ光Ｎ_A～Ｎ_Fとなる。これらのレーザ光Ｎ_A～Ｎ_Fは、ファースト軸集光レンズ４５によってファースト軸に集光され、さらにスロー軸集光レンズ４６によってスロー軸に集光される。これによって、これらのレーザ光Ｎ_A～Ｎ_Fが光ファイバ１４の端面１４Ａに光学的に結合され、励起光としてレーザモジュール１０から上述したファイバレーザ装置１の光共振器３（図１参照）に出力される。

図２に示すように、本実施形態では、第１のレーザ生成部２０の半導体レーザ素子２４Ａ～２４Ｆのそれぞれから光ファイバ１４までのレーザ光Ｌ_A～Ｌ_Fの光路長と第２のレーザ生成部３０の半導体レーザ素子３４Ａ～３４Ｆのそれぞれから光ファイバ１４までのレーザ光Ｍ_A～Ｍ_Fの光路長とを同一にするために、第２のレーザ生成部３０の半導体レーザ素子３４Ａ～３４Ｆは、同じ高さに位置する第１のレーザ生成部２０の半導体レーザ素子２４Ａ～２４Ｆよりも＋Ｙ方向側に配置されている。

ここで、例えばファイバレーザ装置１から出力される出力レーザ光Ｐを加工対象物に照射したときに、加工対象物で反射した光が、図６に示すように、レーザモジュール１０に戻り光Ｒとして戻ってきた場合を考える。この戻り光Ｒは、光ファイバ１４の端面１４Ａから上述したレーザ光Ｎ_A～Ｎ_Fとは逆方向に伝搬し、ビームスプリッタ４３に至る。このビームスプリッタ４３の光学薄膜４３Ａは、上述のようにレーザ光Ｌ_A～Ｌ_F，Ｍ_A～Ｍ_Fの波長帯域（例えば９７５ｎｍ）においてＳ偏光を反射するように構成されているが、この波長帯域から離れた波長帯域においてはＰ偏光及びＳ偏光のほとんど（約９０％）が光学薄膜４３Ａを透過してしまう。戻り光Ｒの波長（例えば１０７０ｎｍ）は、レーザ光Ｌ_A～Ｌ_F，Ｍ_A～Ｍ_Fの波長帯域（例えば９７５ｎｍ）から離れた波長帯域にあるため、ビームスプリッタ４３に至った戻り光Ｒのほとんどはビームスプリッタ４３を透過して＋Ｘ方向に伝搬し、図６に示すように補助ミラー４２に至る。

従来のレーザモジュールにおいては、この補助ミラー４２に相当するミラーに形成される光学薄膜及び第２のレーザ生成部３０のミラー３７に相当するミラーに形成される光学薄膜が、半導体レーザ素子から出射されるレーザ光の波長帯域だけではなく、ファイバレーザ装置から出力される出力レーザ光の波長帯域の光も反射する特性を有するように形成される。そのような従来の構成を採用した場合、戻り光Ｒがこれらのミラーで反射されて半導体レーザ素子に入射してしまうことが考えられる。

これに対して、本実施形態における補助ミラー４２の光学薄膜４２Ａは、第２のレーザ生成部３０で生成されるレーザ光Ｍ_A～Ｍ_Fの波長帯域（例えば９７５ｎｍ）の光は反射するが、ファイバレーザ装置１のレーザ出力部７から出力される出力レーザ光Ｐの波長帯域（例えば１０７０ｎｍ）の光は透過する特性を有している。したがって、戻り光Ｒは、図６に示すように、補助ミラー４２の光学薄膜４２Ａで反射せずそのまま透過して＋Ｘ方向に伝搬し、筐体１２の内側側面１２Ｂに当たることとなる。この筐体１２の内側側面１２Ｂには、戻り光Ｒに対する反射率の高い金属薄膜（例えば金めっき膜やアルミニウム膜）が形成されているため、筐体１２の内側側面１２Ｂに当たった戻り光Ｒは内側側面１２Ｂで反射して筐体１２の内部に散乱する。

このように、本実施形態によれば、不要な戻り光Ｒがレーザモジュール１０の光ファイバ１４から入射した場合であっても、戻り光Ｒが補助ミラー４２を透過するように構成されているため、戻り光Ｒが半導体レーザ素子３４Ａ～３４Ｆに入射することが抑制される。このため、半導体レーザ素子３４Ａ～３４Ｆが故障する可能性を低減することができ、レーザモジュール１０の信頼性を高めることができる。また、戻り光Ｒに対する反射率の高い金属薄膜が筐体１２の内側側面１２Ｂに形成されているため、筐体１２の温度上昇を抑制することができる。なお、筐体１２の内側側面１２Ｂに当たった戻り光Ｒを散乱しやすくするために、内側側面１２Ｂの戻り光Ｒが当たる部分を粗面にしてもよい。

上述したファイバレーザ装置１は、このようなレーザモジュール１０を含む励起光源４Ａ，４Ｂを用いているため、戻り光がレーザモジュール１０に入射した場合であっても、レーザモジュール１０の半導体レーザ素子３４Ａ～３４Ｆが戻り光の影響を受けにくい。したがって、戻り光によりレーザモジュール１０が故障してしまう可能性を低減することができ、ファイバレーザ装置１の信頼性が高まる。

図７は、本発明の第２の実施形態におけるレーザモジュール１１０を模式的に示す平面図である。本実施形態では、第１の実施形態におけるミラー２７（第１のミラー）がそのまま用いられているが、第１の実施形態におけるミラー３７及び補助ミラー４２に代えてそれぞれミラー１３７（第２のミラー）及び補助ミラー１４２（第３のミラー）が用いられている。

第２のレーザ生成部３０のミラー１３７は、Ｘ方向に対して４５度傾斜した傾斜面を有しており、この傾斜面には、誘電体多層膜や金属薄膜などによって所定の特性を有する光学薄膜１３７Ａが形成されている。具体的には、光学薄膜１３７Ａは、半導体レーザ素子３４Ａ～３４Ｆから出射されるレーザ光Ｍ_A～Ｍ_Fの波長帯域（例えば９７５ｎｍ）の光は反射するが、ファイバレーザ装置１のレーザ出力部７から出力される出力レーザ光Ｐ（図１参照）の波長帯域（例えば１０７０ｎｍ）の光は透過する特性を有するように形成されている。

一方、補助ミラー１４２は、従来のレーザモジュールにおいて用いられている補助ミラーと同様のミラーである。この補助ミラー１４２は、Ｘ方向に対して４５度傾斜した傾斜面を有しており、この傾斜面には、誘電体多層膜や金属薄膜などによって広い波長帯域で光を反射する光学薄膜１４２Ａが形成されている。

このような構成において、レーザ生成部２０，３０において生成されたレーザ光は、上述の第１の実施形態と同様の光路で光ファイバ１４の端面１４Ａに光学的に結合され、レーザモジュール１１０から上述したファイバレーザ装置１の光共振器３（図１参照）に出力される。

一方、レーザモジュール１１０に戻り光Ｒが戻ってきた場合には、図８に示すように、戻り光Ｒは、光ファイバ１４の端面１４Ａから＋Ｘ方向に伝搬して、そのほとんどがビームスプリッタ４３を透過して＋Ｘ方向に伝搬する。本実施形態における補助ミラー１４２の光学薄膜１４２Ａは広い波長帯域で光を反射する特性を有しているため、ビームスプリッタ４３を透過した戻り光Ｒは、補助ミラー１４２の光学薄膜１４２Ａで反射され、伝搬方向が９０度転換されて－Ｙ方向に伝搬する。

上述したように、本実施形態におけるミラー１３７の光学薄膜１３７Ａは、ファイバレーザ装置１のレーザ出力部７から出力される出力レーザ光Ｐの波長帯域の光は透過する特性を有するように形成されているため、補助ミラー１４２で反射した戻り光Ｒは、図８に示すように、それぞれのミラー１３７の光学薄膜１３７Ａで反射せずそのまま透過して－Ｙ方向に伝搬し、筐体１２の内側側面１２Ｂに当たることとなる。筐体１２の内側側面１２Ｂに当たった戻り光Ｒは内側側面１２Ｂで反射して筐体１２の内部に散乱する。

このように、本実施形態においては、不要な戻り光Ｒが第２のレーザ生成部３０のミラー１３７を透過するように構成されているため、戻り光Ｒが半導体レーザ素子３４Ａ～３４Ｆに入射することが抑制される。このため、半導体レーザ素子３４Ａ～３４Ｆが故障する可能性を低減することができ、レーザモジュール１１０の信頼性を高めることができる。また、戻り光Ｒに対する反射率の高い金属薄膜が筐体１２の内側側面１２Ｂに形成されているため、筐体１２の温度上昇を抑制することができる。

また、出力レーザ光Ｐの波長帯域の光を透過する特性を光学薄膜に持たせるためには、光学薄膜中の膜数を増やす必要があるが、光学薄膜を形成する面の面積が大きいと、膜数を大きくすることによる表面精度の低下が大きくなる傾向がある。本実施形態では、上述した第１の実施形態の補助ミラー４２の傾斜面よりも面積の小さいミラー１３７の傾斜面に光学薄膜１３７Ａを形成しているため、光学薄膜１３７Ａの表面精度を第１の実施形態の光学薄膜４２Ａよりも高めることができる。

また、第２のレーザ生成部３０のミラー１３７の光学薄膜１３７Ａだけではなく、第１のレーザ生成部２０のミラー２７の光学薄膜も、ファイバレーザ装置１のレーザ出力部７から出力される出力レーザ光Ｐの波長帯域（例えば１０７０ｎｍ）の光を透過する特性を有していてもよい。この場合には、レーザモジュール１１０に入射した戻り光Ｒの一部が、ビームスプリッタ４３で反射して第１のレーザ生成部２０に向かったとしても、戻り光Ｒは、ミラー２７の光学薄膜で反射せずそのまま透過して－Ｙ方向に伝搬し、筐体１２の内側側面１２Ｂに当たることとなる。このため、戻り光Ｒが半導体レーザ素子２４Ａ～２４Ｆに入射することが抑制され、戻り光Ｒが半導体レーザ素子２４Ａ～２４Ｆに入射することで故障してしまう可能性を低減することができる。したがって、レーザモジュール１１０の信頼性をさらに高めることができる。

図９は、本発明の第３の実施形態におけるレーザモジュール２１０を模式的に示す平面図である。本実施形態では、第１の実施形態における光ファイバ１４、ファイバ保持部１６、波長板４１、波長安定化素子４４、ファースト軸集光レンズ４５、及びスロー軸集光レンズ４６の配置が変更されており、第１の実施形態におけるミラー２７に代えてミラー２２７（第１のミラー）が用いられている。また、本実施形態では、第１の実施形態におけるミラー３７（第２のミラー）及び第２の実施形態における補助ミラー１４２（第３のミラー）がそのまま用いられている。

波長板４１は、第２のレーザ生成部３０の＋Ｙ方向側で筐体１２の底面１２Ａに固定されており、第２のレーザ生成部３０で生成されたレーザ光Ｍ_A～Ｍ_Fの偏光方向を９０度回転させるように構成されている。したがって、第２のレーザ生成部３０で生成されたレーザ光Ｍ_A～Ｍ_Fが波長板４１を通過すると、レーザ光Ｍ_A～Ｍ_Fの偏光方位が９０度回転し、主としてＳ偏光を含むレーザ光Ｍ_A’～Ｍ_F’となる。

本実施形態においては、Ｙ方向に延びる光ファイバ１４を保持するファイバ保持部１６が筐体１２の＋Ｙ方向側の側壁に形成されている。ビームスプリッタ４３から光ファイバ１４の端面１４Ａに向かって、波長安定化素子４４、ファースト軸集光レンズ４５、及びスロー軸集光レンズ４６が＋Ｙ方向に沿って順番に配置されている。

ここで、第１のレーザ生成部２０のミラー２２７は、Ｘ方向に対して４５度傾斜した傾斜面を有しており、この傾斜面には、誘電体多層膜や金属薄膜などによって所定の特性を有する光学薄膜２２７Ａが形成されている。具体的には、光学薄膜２２７Ａは、半導体レーザ素子２４Ａ～２４Ｆから出射されるレーザ光Ｌ_A～Ｌ_Fの波長帯域（例えば９７５ｎｍ）の光は反射するが、ファイバレーザ装置１のレーザ出力部７から出力される出力レーザ光Ｐ（図１参照）の波長帯域（例えば１０７０ｎｍ）の光は透過する特性を有するように形成されている。

このような構成において、第１のレーザ生成部２０の半導体レーザ素子２４Ａ～２４Ｆからそれぞれ＋Ｘ方向に出射されたレーザ光Ｌ_A～Ｌ_Fは、ファースト軸コリメートレンズ２５及びスロー軸コリメートレンズ２６によりそれぞれファースト軸方向及びスロー軸方向にコリメートされ、ミラー２２７により９０度方向転換されて＋Ｙ方向に伝搬し、ビームスプリッタ４３に至る。このレーザ光Ｌ_A～Ｌ_Fは、主としてＰ偏光を含むものである。

また、第２のレーザ生成部３０の半導体レーザ素子３４Ａ～３４Ｆからそれぞれ－Ｘ方向に出射されたレーザ光Ｍ_A～Ｍ_Fは、ファースト軸コリメートレンズ３５及びスロー軸コリメートレンズ３６によりそれぞれファースト軸方向及びスロー軸方向にコリメートされ、ミラー３７により９０度方向転換されて＋Ｙ方向に伝搬する。ミラー３７により反射されたレーザ光Ｍ_A～Ｍ_Fは、波長板４１を通過することによって主としてＳ偏光を含むレーザ光Ｍ_A’～Ｍ_F’となる。波長板４１を通過したレーザ光Ｍ_A’～Ｍ_F’は、補助ミラー１４２により９０度方向転換されて－Ｘ方向に伝搬し、ビームスプリッタ４３に至る。

ビームスプリッタ４３では、主としてＰ偏光を含むレーザ光Ｌ_A～Ｌ_Fは、ビームスプリッタ４３の光学薄膜４３Ａを透過して＋Ｙ方向に伝搬し、主としてＳ偏光を含むレーザ光Ｍ_A’～Ｍ_F’は、ビームスプリッタ４３の光学薄膜４３Ａで反射され、伝搬方向が９０度転換されて＋Ｙ方向に伝搬する。このようにして偏波合成されたレーザ光は、波長安定化素子４４によって波長が狭帯域化されたレーザ光Ｎ_A～Ｎ_Fとなる。これらのレーザ光Ｎ_A～Ｎ_Fは、ファースト軸集光レンズ４５によってファースト軸に集光され、さらにスロー軸集光レンズ４６によってスロー軸に集光される。これによって、これらのレーザ光Ｎ_A～Ｎ_Fが光ファイバ１４の端面１４Ａに光学的に結合され、レーザモジュール１０から上述したファイバレーザ装置１の光共振器３（図１参照）に出力される。

一方、レーザモジュール２１０に戻り光Ｒが戻ってきた場合には、図１０に示すように、戻り光Ｒは、光ファイバ１４の端面１４Ａから－Ｙ方向に伝搬して、そのほとんどがビームスプリッタ４３を透過して－Ｙ方向に伝搬する。上述したように、本実施形態におけるミラー２２７の光学薄膜２２７Ａは、ファイバレーザ装置１のレーザ出力部７から出力される出力レーザ光Ｐの波長帯域の光は透過する特性を有するように形成されているため、ビームスプリッタ４３を透過した戻り光Ｒは、図１０に示すように、それぞれのミラー２２７の光学薄膜２２７Ａで反射せずそのまま透過して－Ｙ方向に伝搬し、筐体１２の内側側面１２Ｂに当たることとなる。筐体１２の内側側面１２Ｂに当たった戻り光Ｒは内側側面１２Ｂで反射して筐体１２の内部に散乱する。

このように、本実施形態によれば、不要な戻り光Ｒがレーザモジュール２１０の光ファイバ１４から入射した場合であっても、戻り光Ｒが第１のレーザ生成部２０のミラー２２７を透過するように構成されているため、戻り光Ｒが半導体レーザ素子２４Ａ～２４Ｆに入射することが抑制される。このため、半導体レーザ素子２４Ａ～２４Ｆが故障する可能性を低減することができ、レーザモジュール２１０の信頼性を高めることができる。

また、本実施形態においても、第１のレーザ生成部２０のミラー２２７の光学薄膜２２７Ａだけではなく、第２のレーザ生成部３０のミラー３７の光学薄膜及び／又は補助ミラー１４２の光学薄膜１４２Ａも、ファイバレーザ装置１のレーザ出力部７から出力される出力レーザ光Ｐの波長帯域（例えば１０７０ｎｍ）の光を透過する特性を有していてもよい。

また、上述の第１ないし第３の実施形態では、第１のレーザ生成部２０及び第２のレーザ生成部３０のそれぞれに複数の半導体レーザ素子が実装されているが、それぞれのレーザ生成部２０，３０には少なくとも１つの半導体レーザ素子が実装されていればよい。

上述した実施形態では、半導体レーザ素子２４Ａ～２４Ｆ，３４Ａ～３４Ｆから出射されるレーザ光の波長が９７５ｎｍ、ファイバレーザ装置１から出力される出力レーザ光Ｐの波長が１０７０ｎｍであるものとして説明したが、これらの値に限定されるものではない。例えば、ファイバレーザ装置１から出力される出力レーザ光Ｐの波長は、１０６０ｎｍから１１００ｎｍの範囲にあってもよい。

また、図１に示すファイバレーザ装置１は、光共振器３の高反射部９Ａ側と低反射部９Ｂ側の双方に励起光源４Ａ，４Ｂと光コンバイナ５Ａ，５Ｂが設けられており、双方向励起型のファイバレーザ装置となっているが、高反射部９Ａ側と低反射部９Ｂ側のいずれか一方にのみ励起光源と光コンバイナを設置することとしてもよい。

また、ファイバレーザ装置としては、図１に示すような構成以外にも、シード光源からのシード光を励起光源からの励起光を用いて増幅するＭＯＰＡファイバレーザ装置が知られているが、上述したレーザモジュールはこのようなＭＯＰＡファイバレーザ装置の励起光源としても用いることも可能である。

これまで本発明の好ましい実施形態について説明したが、本発明は上述の実施形態に限定されず、その技術的思想の範囲内において種々異なる形態にて実施されてよいことは言うまでもない。

以上述べたように、本発明の第１の態様によれば、外部から入射するレーザ光が半導体レーザ素子に与える影響を低減することができるレーザモジュールが提供される。このレーザモジュールは、光ファイバと、第１のレーザ生成部と、第２のレーザ生成部とを備える。上記第１のレーザ生成部は、第１のレーザ光を出射する少なくとも１つの第１の半導体レーザ素子と、上記少なくとも１つの第１の半導体レーザ素子に対応して配置され、上記少なくとも１つの第１の半導体レーザ素子から出射された上記第１のレーザ光を反射する少なくとも１つの第１のミラーとを含む。上記第２のレーザ生成部は、第２のレーザ光を出射する少なくとも１つの第２の半導体レーザ素子と、上記少なくとも１つの第２の半導体レーザ素子に対応して配置され、上記少なくとも１つの第２の半導体レーザ素子から出射された上記第２のレーザ光を反射する少なくとも１つの第２のミラーとを含む。上記レーザモジュールは、上記第１のレーザ光及び上記第２のレーザ光を集光して上記光ファイバに結合させる少なくとも１つの集光レンズと、上記第２のレーザ生成部の上記少なくとも１つの第２のミラーにより反射された上記第２のレーザ光を反射する第３のミラーと、上記第１のレーザ光と上記第２のレーザ光とを合成して上記少なくとも１つの集光レンズに向ける光合成部とをさらに備える。上記光合成部は、上記第１のレーザ生成部の上記少なくとも１つの第１のミラーで反射した上記第１のレーザ光を反射するとともに、上記第３のミラーで反射した上記第２のレーザ光を透過させて上記第１のレーザ光と上記第２のレーザ光とを合成するように構成され、上記第２のレーザ生成部の上記少なくとも１つの第２のミラー及び上記第３のミラーの少なくとも一方は、上記第１のレーザ光の波長及び上記第２のレーザ光の波長のいずれとも異なる波長を有する第３のレーザ光を透過するように構成される。

このような構成によれば、第１のレーザ光の波長及び第２のレーザ光の波長のいずれとも異なる波長を有する第３のレーザ光が外部から入射した場合であっても、第３のレーザ光が第２のレーザ生成部の第２のミラー又は第３のミラーを透過するように構成されているため、第３のレーザ光が第２の半導体レーザ素子に入射することが抑制される。このため、第３のレーザ光が第２の半導体レーザ素子に入射することで故障してしまう可能性を低減することができ、レーザモジュールの信頼性を高めることができる。

上記第３のミラーは、上記第３のレーザ光を反射するように構成され、上記第２のレーザ生成部の上記少なくとも１つの第２のミラーは、上記第３のレーザ光を透過するように構成されてもよい。

上記レーザモジュールは、上記第１のレーザ生成部、上記第２のレーザ生成部、上記少なくとも１つの集光レンズ、上記第３のミラー、及び上記光合成部を内部に収容する筐体をさらに備えていてもよい。上記少なくとも１つの第２のミラー又は上記第３のミラーを透過した上記第３のレーザ光が当たる上記筐体の内側側面は、上記第３のレーザ光を反射するように構成されていることが好ましい。

上記第１のレーザ生成部の上記第１のミラーは、上記第３のレーザ光を透過するように構成されてもよい。このような構成によれば、第３のレーザ光が光合成部で第１のレーザ生成部に向かったとしても、第３のレーザ光が第１のレーザ生成部の第１のミラーを透過するように構成されているため、第３のレーザ光が第１の半導体レーザ素子に入射することが抑制される。このため、第３のレーザ光が第１の半導体レーザ素子に入射することで故障してしまう可能性を低減することができ、レーザモジュールの信頼性をさらに高めることができる。

本発明の第２の態様によれば、外部から入射するレーザ光が半導体レーザ素子に与える影響を低減することができるレーザモジュールが提供される。このレーザモジュールは、光ファイバと、第１のレーザ生成部と、第２のレーザ生成部とを備える。上記第１のレーザ生成部は、第１のレーザ光を出射する少なくとも１つの第１の半導体レーザ素子と、上記少なくとも１つの第１の半導体レーザ素子に対応して配置され、上記少なくとも１つの第１の半導体レーザ素子から出射された上記第１のレーザ光を反射する少なくとも１つの第１のミラーとを含む。上記第２のレーザ生成部は、第２のレーザ光を出射する少なくとも１つの第２の半導体レーザ素子と、上記少なくとも１つの第２の半導体レーザ素子に対応して配置され、上記少なくとも１つの第２の半導体レーザ素子から出射された上記第２のレーザ光を反射する少なくとも１つの第２のミラーとを含む。上記レーザモジュールは、上記第１のレーザ光及び上記第２のレーザ光を集光して上記光ファイバに結合させる少なくとも１つの集光レンズと、上記第２のレーザ生成部の上記少なくとも１つの第２のミラーにより反射された上記第２のレーザ光を反射する第３のミラーと、上記第１のレーザ光と上記第２のレーザ光とを合成して上記少なくとも１つの集光レンズに向ける光合成部とをさらに備える。上記光合成部は、上記第３のミラーで反射した上記第２のレーザ光を反射するとともに、上記第１のレーザ生成部の上記少なくとも１つの第１のミラーで反射した上記第１のレーザ光を透過させて上記第１のレーザ光及び上記第２のレーザ光を集光レンズに向けるように構成される。上記第１のレーザ生成部の上記少なくとも１つの第１のミラーは、上記第１のレーザ光の波長及び上記第２のレーザ光の波長のいずれとも異なる波長を有する第３のレーザ光を透過するように構成される。

このような構成によれば、第１のレーザ光の波長及び第２のレーザ光の波長のいずれとも異なる波長を有する第３のレーザ光が外部から入射した場合であっても、第３のレーザ光が第１のレーザ生成部の第１のミラーを透過するように構成されているため、第３のレーザ光が第１の半導体レーザ素子に入射することが抑制される。このため、第３のレーザ光が第１の半導体レーザ素子に入射することで故障してしまう可能性を低減することができ、レーザモジュールの信頼性を高めることができる。

上記レーザモジュールは、上記第１のレーザ生成部、上記第２のレーザ生成部、上記少なくとも１つの集光レンズ、上記第３のミラー、及び上記光合成部を内部に収容する筐体をさらに備えていてもよい。上記少なくとも１つの第１のミラーを透過した上記第３のレーザ光が当たる上記筐体の内側側面は、上記第３のレーザ光を反射するように構成されていることが好ましい。

上記第３のレーザ光は、１０６０ｎｍから１１００ｎｍの範囲の波長を有していてもよい。

本発明の第３の態様によれば、信頼性の高いファイバレーザ装置が提供される。このファイバレーザ装置は、上述したレーザモジュールを含む励起光源と、上記レーザモジュールの上記光ファイバと光学的に接続され、希土類元素イオンが添加されたコアを有する増幅用光ファイバとを備える。

このような構成によれば、励起光源として用いるレーザモジュールから出力される第１のレーザ光及び第３のレーザ光の波長とは異なる波長を有する第３のレーザ光がレーザモジュールに入射した場合であっても、レーザモジュールの半導体レーザ素子が第３のレーザ光の影響を受けにくくなっているため、戻り光によりレーザモジュールが故障してしまう可能性を低減することができ、信頼性の高いファイバレーザ装置を実現することができる。

１ ファイバレーザ装置
２ 増幅用光ファイバ
３ 光共振器
４Ａ，４Ｂ 励起光源
５Ａ，５Ｂ 光コンバイナ
６ デリバリファイバ
７ レーザ出力部
８Ａ，８Ｂ 光ファイバ
９Ａ 高反射部
９Ｂ 低反射部
１０，１１０，２１０ レーザモジュール
１２ 筐体
１２Ａ 底面
１２Ｂ 内側側面
１４ 光ファイバ
１６ ファイバ保持部
２０ 第１のレーザ生成部
２１，３１ 台座
２２Ａ～２２Ｆ，３２Ａ～３２Ｆ 段部
２３，３３ サブマウント
２４Ａ～２４Ｆ，３４Ａ～３４Ｆ 半導体レーザ素子
２５，３５ ファースト軸コリメートレンズ
２６，３６ スロー軸コリメートレンズ
２７ （第１の）ミラー
３０ 第２のレーザ生成部
３７ （第２の）ミラー
４１ 波長板
４２ 補助ミラー（第３のミラー）
４２Ａ 光学薄膜
４３ ビームスプリッタ
４３Ａ 光学薄膜
４４ 波長安定化素子
４５ ファースト軸集光レンズ
４６ スロー軸集光レンズ
１３７ （第２の）ミラー
１３７Ａ 光学薄膜
１４２ 補助ミラー（第３のミラー）
１４２Ａ 光学薄膜
２２７ （第１の）ミラー
２２７Ａ 光学薄膜
Ｌ_A～Ｌ_F，Ｌ_A’～Ｌ_F’，Ｍ_A～Ｍ_F，Ｍ_A’～Ｍ_F’，Ｎ_A～Ｎ_F レーザ光
Ｐ 出力レーザ光
Ｒ 戻り光

Claims (8)

1. 光ファイバと、
   第１のレーザ光を出射する少なくとも１つの第１の半導体レーザ素子と、前記少なくとも１つの第１の半導体レーザ素子に対応して配置され、前記少なくとも１つの第１の半導体レーザ素子から出射された前記第１のレーザ光を反射する少なくとも１つの第１のミラーとを含む第１のレーザ生成部と、
   第２のレーザ光を出射する少なくとも１つの第２の半導体レーザ素子と、前記少なくとも１つの第２の半導体レーザ素子に対応して配置され、前記少なくとも１つの第２の半導体レーザ素子から出射された前記第２のレーザ光を反射する少なくとも１つの第２のミラーとを含む第２のレーザ生成部と、
   前記第１のレーザ光及び前記第２のレーザ光を集光して前記光ファイバに結合させる少なくとも１つの集光レンズと、
   前記第２のレーザ生成部の前記少なくとも１つの第２のミラーにより反射された前記第２のレーザ光を反射する第３のミラーと、
   前記第１のレーザ光と前記第２のレーザ光とを合成して前記少なくとも１つの集光レンズに向ける光合成部と、
   前記第１のレーザ生成部、前記第２のレーザ生成部、前記少なくとも１つの集光レンズ、前記第３のミラー、及び前記光合成部を内部に収容する筐体と
   を備え、
   前記光合成部は、前記第１のレーザ生成部の前記少なくとも１つの第１のミラーで反射した前記第１のレーザ光を反射するとともに、前記第３のミラーで反射した前記第２のレーザ光を透過させて前記第１のレーザ光と前記第２のレーザ光とを合成するように構成され、
   前記第２のレーザ生成部の前記少なくとも１つの第２のミラー及び前記第３のミラーの少なくとも一方は、前記第１のレーザ光の波長及び前記第２のレーザ光の波長のいずれとも異なる波長を有する第３のレーザ光を透過するように構成され、
   前記第２のレーザ生成部の前記少なくとも１つの第２のミラー及び前記第３のミラーの少なくとも一方を透過した前記第３のレーザ光が当たる前記筐体の内側側面の領域には、前記第３のレーザ光に対する反射率が前記筐体よりも高い薄膜が形成される、
   レーザモジュール。
2. 前記第３のミラーは、前記第３のレーザ光を反射するように構成され、
   前記第２のレーザ生成部の前記少なくとも１つの第２のミラーは、前記第３のレーザ光を透過するように構成される、
   請求項１に記載のレーザモジュール。
3. 前記薄膜は、金めっき膜又はアルミニウム膜である、請求項１又は２に記載のレーザモジュール。
4. 前記第１のレーザ生成部の前記第１のミラーは、前記第３のレーザ光を透過するように構成される、
   請求項１から３のいずれか一項に記載のレーザモジュール。
5. 光ファイバと、
   第１のレーザ光を出射する少なくとも１つの第１の半導体レーザ素子と、前記少なくとも１つの第１の半導体レーザ素子に対応して配置され、前記少なくとも１つの第１の半導体レーザ素子から出射された前記第１のレーザ光を反射する少なくとも１つの第１のミラーとを含む第１のレーザ生成部と、
   第２のレーザ光を出射する少なくとも１つの第２の半導体レーザ素子と、前記少なくとも１つの第２の半導体レーザ素子に対応して配置され、前記少なくとも１つの第２の半導体レーザ素子から出射された前記第２のレーザ光を反射する少なくとも１つの第２のミラーとを含む第２のレーザ生成部と、
   前記第１のレーザ光及び前記第２のレーザ光を集光して前記光ファイバに結合させる少なくとも１つの集光レンズと、
   前記第２のレーザ生成部の前記少なくとも１つの第２のミラーにより反射された前記第２のレーザ光を反射する第３のミラーと、
   前記第１のレーザ光と前記第２のレーザ光とを合成して前記少なくとも１つの集光レンズに向ける光合成部と、
   前記第１のレーザ生成部、前記第２のレーザ生成部、前記少なくとも１つの集光レンズ、前記第３のミラー、及び前記光合成部を内部に収容する筐体と
   を備え、
   前記光合成部は、前記第３のミラーで反射した前記第２のレーザ光を反射するとともに、前記第１のレーザ生成部の前記少なくとも１つの第１のミラーで反射した前記第１のレーザ光を透過させて前記第１のレーザ光及び前記第２のレーザ光を集光レンズに向けるように構成され、
   前記第１のレーザ生成部の前記少なくとも１つの第１のミラーは、前記第１のレーザ光の波長及び前記第２のレーザ光の波長のいずれとも異なる波長を有する第３のレーザ光を透過するように構成され、
   前記第１のレーザ生成部の前記少なくとも１つの第１のミラーを透過した前記第３のレーザ光が当たる前記筐体の内側側面の領域には、前記第３のレーザ光に対する反射率が前記筐体よりも高い薄膜が形成される、
   レーザモジュール。
6. 前記薄膜は、金めっき膜又はアルミニウム膜である、請求項５に記載のレーザモジュール。
7. 前記第３のレーザ光は、１０６０ｎｍから１１００ｎｍの範囲の波長を有する、請求項１から６のいずれか一項に記載のレーザモジュール。
8. 請求項１から７のいずれか一項に記載のレーザモジュールを含む励起光源と、
   前記レーザモジュールの前記光ファイバと光学的に接続され、希土類元素イオンが添加されたコアを有する増幅用光ファイバと
   を備える、ファイバレーザ装置。

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